(57)【要約】  液晶表示装置は、複数の光センサを含む液晶パネル２０、白色バックライト３１、および、赤外バックライト３２を備えている。赤外バックライト３２は、所定のタイミングで点灯および消灯する。光センサの一部は赤外バックライト３２の点灯時に光を検知し、他の一部は赤外バックライト３２の消灯時に光を検知する。光センサの一部が、動作する光センサとして指定される。液晶パネル２０の駆動回路は、黒挿入部１１を含み、動作する光センサに対応して部分的に黒表示を行うように液晶パネル２０を駆動する。これにより、表示装置に含まれる光センサの有効領域を広くする。
2011104929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光センサを備えた表示装置であって、
２次元状に配置された複数の光センサを含む表示パネルと、
前記表示パネルの背面に光を照射する光源と、
入力映像信号に基づき、前記表示パネルを駆動する駆動回路とを備え、
前記光センサの一部が、動作する光センサとして指定され、
前記駆動回路は、動作する光センサに対応して部分的に黒表示を行うように、前記表示パネルを駆動することを特徴とする、表示装置。
【請求項２】
前記光源として、可視光を出射する第１の光源と、赤外光を出射する第２の光源とを備え、
前記光センサには、第１検知期間で光を検知するものと、第２検知期間で光を検知するものとが含まれており、
前記第１の光源は、前記第１および第２検知期間では動作する光センサを含む第１の範囲に対応して消灯し、
前記第２の光源は、前記第１検知期間では動作する光センサを含む第２の範囲に対応して点灯し、前記第２検知期間では全面消灯することを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第１および第２検知期間は、１フレーム期間に１回ずつ同じ長さで設定されていることを特徴とする、請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第１の光源は、前記第１および第２検知期間では全面消灯することを特徴とする、請求項２に記載の表示装置。
【請求項５】
前記第２の光源は、前記第１検知期間では全面点灯することを特徴とする、請求項２に記載の表示装置。
【請求項６】
前記第１の光源は、前記第１および第２検知期間では動作する光センサに対応して部分消灯することを特徴とする、請求項２に記載の表示装置。
【請求項７】
前記第２の光源は、前記第１検知期間では動作する光センサに対応して部分点灯することを特徴とする、請求項２に記載の表示装置。
【請求項８】
前記駆動回路は、前記入力映像信号の一部を黒表示のためのデータに置換する黒挿入部を含み、前記黒挿入部から出力された映像信号に基づき前記表示パネルを駆動することを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
【請求項９】
動作する光センサを指定するための検知領域が、検知対象物に応じたサイズを有することを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
【請求項１０】
動作する光センサを指定するための検知領域が、検知対象物が前記表示パネルに接近したときに設定されることを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記光源として、可視光を出射する第１の光源と、赤外光を出射する第２の光源とを備え、
前記第１の光源は、表示画面内を所定方向に移動する帯状領域に対応して部分消灯し、
前記帯状領域に対応する光センサが、光を検知することを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記第２の光源は、全面点灯することを特徴とする、請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記第２の光源は、前記帯状領域に対応して部分点灯することを特徴とする、請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記光センサがアモルファスシリコンで形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記光センサが微結晶シリコンで形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記光センサがポリシリコンで形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関し、特に、表示パネルに複数の光センサを設けた光センサ付き表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、指やペンなどで画面に触れることにより操作可能な電子機器が普及している。また、表示画面内のタッチ位置を検出する方法として、表示パネルに複数の光センサを設け、光センサを用いて得られた入力画像に対して画像処理を行う方法が知られている。このような光センサ付き表示装置には、外光の影響を受けずに高い精度でタッチ位置を検出することが要求される。【０００３】
タッチ位置の検出精度を高くする方法は、従来から各種考案されている。例えば特許文献１には、赤外光を出射するバックライトを設ける方法が記載されており、特許文献２には、光センサへの光入射経路上に赤外光を透過し可視光を遮断するフィルタを設ける方法が記載されている。特許文献３には、あるタイミングで黒画像を表示し、別のタイミングで黒画像よりも高い輝度を有する画像（例えば、青画像）を表示する方法が記載されている。特許文献４には、非可視光を発光する第１の発光手段と、可視光を発光する第２の発光手段とを設け、２個の発光手段の発光制御を並列的に実行する方法が記載されている。特許文献５には、１フィールド内の所定期間において液晶表示素子を順次走査して表示映像信号を書き込み、１フィールド内の他の期間において液晶表示素子を順次走査して青画像などを表す読み取り映像信号を書き込む方法が記載されている。特許文献６には、読み出しの前に用いられる表示データを白画像や青画像などを表す固定データに切り替える方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００９／１１０２９４号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２００９／１１０２９３号パンフレット
【特許文献３】日本国特開２００８−２８６９１４号公報
【特許文献４】日本国特開２００９−１５７６０５号公報
【特許文献５】日本国特開２００８−２０９６４５号公報
【特許文献６】国際公開第２００９／１０４６６７号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、バックライトを備えた表示装置では、バックライトから出射された光（バックライト光）は、表示パネルの内部で反射する。また、表示パネルに入射した外光も、バックライトの表面で反射した後に、表示パネルの内部で反射する。このため、光センサ付き表示装置では、表示パネルの内部で反射した光の一部がノイズとして光センサに入射し、タッチ位置の検出に必要な光センサの有効領域（利用可能な光量の範囲）が狭くなることが問題になることがある。【０００６】
この問題は、光センサをアモルファスシリコンで形成する場合に顕著になる。図２０は、ポリシリコン、微結晶シリコンおよびアモルファスシリコンで形成した光センサの分光感度特性を示す図である。図２０に示すように、波長８５０ｎｍのときの感度と波長５５０ｎｍのときの感度の比は、ポリシリコンで形成した光センサでは約１：１００であり、アモルファスシリコンで形成した光センサでは約１：１００００である。このため、赤外光に対する感度が同程度になるように、ポリシリコンとアモルファスシリコンで光センサを形成した場合、アモルファスシリコンで形成した光センサの白色光に対する感度は、ポリシリコンで形成した光センサの約１００倍になる。したがって、光センサをアモルファスシリコンで形成した場合、白色バックライト光や外光に含まれる可視光成分が表示パネルの内部で反射して光センサにわずかでも入射すると、光センサの出力が飽和する。このような理由により、タッチ位置の検出に赤外光を使用する場合に、アモルファスシリコンで形成した光センサを使用することは、極めて困難である。【０００７】
特許文献１〜６に記載された従来の光センサ付き表示装置でも、表示パネルの内部で反射した光が光センサに入射し、光センサの有効領域が狭くなるという問題を解決することはできない。特許文献５および６には白画像や青画像を表示する方法が記載されているが、このような輝度が高い色成分を含む画像を表示しても、光センサに光が入射することを防止することはできない。【０００８】
それ故に、本発明は、光センサの有効領域が広い光センサ付き表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の局面は、複数の光センサを備えた表示装置であって、
２次元状に配置された複数の光センサを含む表示パネルと、
前記表示パネルの背面に光を照射する光源と、
入力映像信号に基づき、前記表示パネルを駆動する駆動回路とを備え、
前記光センサの一部が、動作する光センサとして指定され、
前記駆動回路は、動作する光センサに対応して部分的に黒表示を行うように、前記表示パネルを駆動することを特徴とする。【００１０】
本発明の第２の局面は、本発明の第１の局面において、
前記光源として、可視光を出射する第１の光源と、赤外光を出射する第２の光源とを備え、
前記光センサには、第１検知期間で光を検知するものと、第２検知期間で光を検知するものとが含まれており、
前記第１の光源は、前記第１および第２検知期間では動作する光センサを含む第１の範囲に対応して消灯し、
前記第２の光源は、前記第１検知期間では動作する光センサを含む第２の範囲に対応して点灯し、前記第２検知期間では全面消灯することを特徴とする。【００１１】
本発明の第３の局面は、本発明の第２の局面において、
前記第１および第２検知期間は、１フレーム期間に１回ずつ同じ長さで設定されていることを特徴とする。【００１２】
本発明の第４の局面は、本発明の第２の局面において、
前記第１の光源は、前記第１および第２検知期間では全面消灯することを特徴とする。【００１３】
本発明の第５の局面は、本発明の第２の局面において、
前記第２の光源は、前記第１検知期間では全面点灯することを特徴とする。【００１４】
本発明の第６の局面は、本発明の第２の局面において、
前記第１の光源は、前記第１および第２検知期間では動作する光センサに対応して部分消灯することを特徴とする。【００１５】
本発明の第７の局面は、本発明の第２の局面において、
前記第２の光源は、前記第１検知期間では動作する光センサに対応して部分点灯することを特徴とする。【００１６】
本発明の第８の局面は、本発明の第１の局面において、
前記駆動回路は、前記入力映像信号の一部を黒表示のためのデータに置換する黒挿入部を含み、前記黒挿入部から出力された映像信号に基づき前記表示パネルを駆動することを特徴とする。【００１７】
本発明の第９の局面は、本発明の第１の局面において、
動作する光センサを指定するための検知領域が、検知対象物に応じたサイズを有することを特徴とする。【００１８】
本発明の第１０の局面は、本発明の第１の局面において、
動作する光センサを指定するための検知領域が、検知対象物が前記表示パネルに接近したときに設定されることを特徴とする。【００１９】
本発明の第１１の局面は、本発明の第１の局面において、
前記光源として、可視光を出射する第１の光源と、赤外光を出射する第２の光源とを備え、
前記第１の光源は、表示画面内を所定方向に移動する帯状領域に対応して部分消灯し、
前記帯状領域に対応する光センサが、光を検知することを特徴とする。【００２０】
本発明の第１２の局面は、本発明の第１１の局面において、
前記第２の光源は、全面点灯することを特徴とする。【００２１】
本発明の第１３の局面は、本発明の第１１の局面において、
前記第２の光源は、前記帯状領域に対応して部分点灯することを特徴とする。【００２２】
本発明の第１４の局面は、本発明の第１の局面において、
前記光センサがアモルファスシリコンで形成されていることを特徴とする。【００２３】
本発明の第１５の局面は、本発明の第１の局面において、
前記光センサが微結晶シリコンで形成されていることを特徴とする。【００２４】
本発明の第１６の局面は、本発明の第１の局面において、
前記光センサがポリシリコンで形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の第１の局面によれば、動作する光センサに対応して部分的に黒表示を行うことにより、表示パネルの内部で反射した光が動作する光センサに入射することを防止し、光センサの有効領域を広くすることができる。【００２６】
本発明の第２の局面によれば、第２の光源点灯時の光量と第２の光源消灯時の光量を検知することにより、両者の差を求めて、外光の影響を受けない入力画像を得ることができる。また、第１の光源が第１および第２の検知期間で動作する光センサを含む範囲に対応して消灯することにより、第１の光源から出射された可視光が動作する光センサに入射することを防止し、光センサの有効範囲を確実に広くすることができる。【００２７】
本発明の第３の局面によれば、第１および第２の検知期間を１フレーム期間に１回ずつ同じ長さで設定することにより、外光の影響を受けない入力画像をフレーム期間ごとに得ることができる。【００２８】
本発明の第４の局面によれば、第１の光源を容易に構成することができる。【００２９】
本発明の第５の局面によれば、第２の光源を容易に構成することができる。【００３０】
本発明の第６の局面によれば、第１の光源が動作する光センサに対応して部分消灯することにより、他の部分では第１の光源を点灯させて表示を行い、表示に与える影響を減らすことができる。【００３１】
本発明の第７の局面によれば、第２の光源が動作する光センサに対応して部分点灯することにより、第２の光源の消費電力を減らすことができる。【００３２】
本発明の第８の局面によれば、黒挿入部を用いることにより、部分的に黒表示を行う表示装置を容易に構成することができる。【００３３】
本発明の第９の局面によれば、検知対象物に応じて検知領域のサイズを切り替えることにより、黒表示を行う範囲を好適に切り替え、表示に与える影響を検知対象物に応じて好適に減らすことができる。【００３４】
本発明の第１０の局面によれば、検知対象物が表示パネルに接近したときに検知領域を設定することにより、表示に与える影響を検知対象物と表示パネルの間の距離に応じて好適に減らすことができる。【００３５】
本発明の第１１の局面によれば、第１の光源が帯状領域に対応して消灯し、帯状領域に対応する光センサが光を検知することにより、第１の光源から出射された可視光が光検知中の光センサに入射することを防止し、光センサの有効範囲を確実に広くすることができる。【００３６】
本発明の第１２の局面によれば、第２の光源を容易に構成することができる。【００３７】
本発明の第１３の局面によれば、第２の光源が帯状領域に対応して部分消灯することにより、第２の光源の消費電力を減らすことができる。【００３８】
本発明の第１４の局面によれば、光センサをアモルファスシリコンで形成することにより、光センサの感度を高くして、高い感度を必要とする利用形態に適用することができる。【００３９】
本発明の第１５の局面によれば、光センサを微結晶シリコンで形成することにより、感度がある程度高く、線形領域がある程度広い光センサを形成し、各種の利用形態に適用することができる。【００４０】
本発明の第１６の局面によれば、光センサをポリシリコンで形成することにより、光センサの線形領域を広くして、広い有効領域を必要とする利用形態に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２Ａ】図１に示す液晶パネルの拡大平面図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＸ−Ｘ’線断面図である。
【図２Ｃ】図２ＡのＹ−Ｙ’線断面図である。
【図３】図１に示す液晶表示装置のセンサ画素回路の配置を示す図である。
【図４】図１に示す液晶表示装置における各種処理のタイミングを示す図である。
【図５】図１に示す液晶表示装置のセンサ画素回路の回路図である。
【図６】図１に示す液晶表示装置の液晶パネルの信号波形図である。
【図７】図１に示す液晶表示装置のセンサ画素回路の動作を示す図である。
【図８】図１に示す液晶表示装置のセンサ画素回路の信号波形図である。
【図９Ａ】図１に示す液晶表示装置のバックライトの構成例を示す図である。
【図９Ｂ】図１に示す液晶表示装置のバックライトの他の構成例を示す図である。
【図９Ｃ】図１に示す液晶表示装置のバックライトの他の構成例を示す図である。
【図９Ｄ】図１に示す液晶表示装置のバックライトの他の構成例を示す図である。
【図９Ｅ】図１に示す液晶表示装置のバックライトの他の構成例を示す図である。
【図９Ｆ】図１に示す液晶表示装置のバックライトの他の構成例を示す図である。
【図９Ｇ】図９Ｆに示すバックライトの断面図である。
【図１０】図１に示す液晶表示装置における検知領域の設定例を示す図である。
【図１１】図１に示す液晶表示装置において光センサに入射する光の経路を示す図である。
【図１２】アモルファスシリコンで形成した光センサの有効領域を示す図である。
【図１３】図１に示す液晶表示装置の第１の応用例を示す図である。
【図１４】図１に示す液晶表示装置の第２の応用例を示す図である。
【図１５Ａ】タンデム構造のバックライトの斜視図である。
【図１５Ｂ】タンデム構造のバックライトの断面図である。
【図１５Ｃ】タンデム型導光板を示す図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置のセンサ画素回路の配置を示す図である。
【図１７】第３の実施形態に係る液晶表示装置における各種処理のタイミングを示す図である。
【図１８】第３の実施形態に係る液晶表示装置における光検知範囲を示す図である。
【図１９】第３の実施形態に係る液晶表示装置のセンサ画素回路の回路図である。
【図２０】各種材料で形成した液晶パネルの分光感度特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図１に示す液晶表示装置は、表示制御回路１０、液晶パネル２０、および、バックライト３０を備えている。この液晶表示装置は、液晶パネル２０に画像を表示する機能と、液晶パネル２０に入射した光を検知する機能とを有する。以下、ｘおよびｙを２以上の整数、ｍおよびｎを偶数とし、液晶表示装置のフレームレートを６０フレーム／秒とする。また、信号線上の信号を識別するために信号線と同じ名称を使用する（例えば、クロック線ＣＬＫ上の信号をクロック信号ＣＬＫという）。
【００４３】
図１に示す液晶表示装置には外部から、映像信号Ｖｉｎ、タイミング制御信号Ｃｉｎ、および、検知領域制御信号Ｃａが供給される。表示制御回路１０は、これらの信号に基づき、液晶パネル２０に対して映像信号ＶＳと制御信号ＣＳｇ、ＣＳｓ、ＣＳｒを出力し、バックライト３０に対して制御信号ＣＳｂ１、ＣＳｂ２を出力する。表示画面の一部で黒表示を行うために、表示制御回路１０は黒挿入部１１を含んでいる。黒挿入部１１は、検知領域制御信号Ｃａに基づき、映像信号Ｖｉｎ（あるいは、映像信号Ｖｉｎに信号処理を施した信号）の一部を黒表示のためのデータ（以下、黒データという）に置換し、黒挿入後の映像信号ＶＳを出力する（詳細は後述）。
【００４４】
バックライト３０は、液晶パネル２０の背面側に設けられ、液晶パネル２０の背面に光を照射する。バックライト３０には、表示用に白色光（可視光）を出射する白色バックライト３１と、光検知用に赤外光を出射する赤外バックライト３２とが含まれる。白色バックライト３１は第１の光源として機能し、赤外バックライト３２は第２の光源として機能する。白色バックライト３１は制御信号ＣＳｂ１がハイレベルのときに点灯し、赤外バックライト３２は制御信号ＣＳｂ２がハイレベルのときに点灯する。
【００４５】
液晶パネル２０は、画素領域２１、ゲートドライバ回路２２、ソースドライバ回路２３、および、センサロウドライバ回路２４を含んでいる。画素領域２１には、ｘ本のゲート線ＧＬ１〜ＧＬｘ、ｙ本のソース線ＳＬ１〜ＳＬｙ、（ｘ×ｙ）個の表示画素回路２５、および、（ｎ×ｍ／２）個のセンサ画素回路２６が設けられる。ゲート線ＧＬ１〜ＧＬｘは互いに平行に配置され、ソース線ＳＬ１〜ＳＬｙはゲート線ＧＬ１〜ＧＬｘと直交するように互いに平行に配置される。（ｘ×ｙ）個の表示画素回路２５は、ゲート線ＧＬ１〜ＧＬｘとソース線ＳＬ１〜ＳＬｙの交点近傍に配置される。
【００４６】
画素領域２１には、ゲート線ＧＬ１〜ＧＬｘと平行に、ｎ本のクロック線ＣＬＫ１〜ＣＬＫｎ、ｎ本のリセット線ＲＳＴ１〜ＲＳＴｎ、および、ｎ本の読み出し線ＲＷＳ１〜ＲＷＳｎが設けられる。センサ画素回路２６から読み出しを行うときには、ソース線ＳＬ１〜ＳＬｙの中から選択されたｍ本が電源線ＶＤＤ１〜ＶＤＤｍとして使用され、別のｍ本が出力線ＯＵＴ１〜ＯＵＴｍとして使用される。
【００４７】
図２Ａは、液晶パネル２０の拡大平面図である。図２Ｂは図２ＡのＸ−Ｘ’線断面図であり、図２Ｃは図２ＡのＹ−Ｙ’線断面図である。図２Ｂおよび図２Ｃ示すように、液晶パネル２０は、２枚のガラス基板２０１、２０２の間に液晶層２０３を挟み込んだ構造を有する。背面側のガラス基板２０１には、画素電極２１１、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）２１２、ゲート線２１３、ソース線２１４、光センサ２１５、遮光層２１６などが設けられる。遮光層２１６は、バックライト３０から出射された光が光センサ２１５に直接入射することを防止する。表示面側のガラス基板２０２には、対向電極２２１、ブラックマトリクス２２２、カラーフィルタ２２３などが設けられる。ブラックマトリクス２２２は、光センサ２１５に対応した位置に開口２２４を有する。開口２２４には、波長選択フィルタや白色カラーフィルタを充填してもよい。また、液晶表示装置をカラースキャナとして使用するために、３個の開口２２４にＲＧＢ３色のカラーフィルタをそれぞれ充填してもよい。ガラス基板２０１、２０２の対向する面には配向膜２１８、２２８がそれぞれ設けられ、ガラス基板２０１、２０２の対向しない面には偏光板２１９、２２９がそれぞれ設けられる。
【００４８】
図３は、画素領域２１におけるセンサ画素回路２６の配置を示す図である。（ｎ×ｍ／２）個のセンサ画素回路２６には、赤外バックライト３２の点灯時に光を検知する第１センサ画素回路２６ａと、赤外バックライト３２の消灯時に光を検知する第２センサ画素回路２６ｂとが含まれる。第１センサ画素回路２６ａと第２センサ画素回路２６ｂは同数である。図３に示すように、（ｎ×ｍ／４）個の第１センサ画素回路２６ａは、奇数番目のクロック線ＣＬＫ１〜ＣＬＫｎ−１と奇数番目の出力線ＯＵＴ１〜ＯＵＴｍ−１の交点近傍に配置される。（ｎ×ｍ／４）個の第２センサ画素回路２６ｂは、偶数番目のクロック線ＣＬＫ２〜ＣＬＫｎと偶数番目の出力線ＯＵＴ２〜ＯＵＴｍの交点近傍に配置される。
【００４９】
ゲートドライバ回路２２、ソースドライバ回路２３、および、センサロウドライバ回路２４は、表示制御回路１０と共に、液晶パネル２０の駆動回路を構成する。ゲートドライバ回路２２は、制御信号ＣＳｇに基づき、ゲート線ＧＬ１〜ＧＬｘの中から１本のゲート線を順に選択し、選択したゲート線にハイレベル電位を印加する。これにより、選択されたゲート線に接続されたｙ個の表示画素回路２５が、一括して選択される。ソースドライバ回路２３は、制御信号ＣＳｓに基づき、映像信号ＶＳに応じた電位をソース線ＳＬ１〜ＳＬｙに印加する。ソース線ＳＬ１〜ＳＬｙに印加された電位は、ゲートドライバ回路２２によって選択されたｙ個の表示画素回路２５に書き込まれる。このようにしてすべての表示画素回路２５に映像信号ＶＳに応じた電位を書き込むことにより、液晶パネル２０に所望の画像を表示することができる。
【００５０】
センサロウドライバ回路２４は、制御信号ＣＳｒに基づき、クロック線ＣＬＫ１〜ＣＬＫｎに対してハイレベル電位とローレベル電位を印加する（詳細は後述）。また、センサロウドライバ回路２４は、制御信号ＣＳｒに基づき、奇数番目のリセット線ＲＳＴ１〜ＲＳＴｎ−１と偶数番目のリセット線ＲＳＴ２〜ＲＳＴｎに対して、異なるタイミングでリセット用のハイレベル電位を印加する。これにより、第１センサ画素回路２６ａはあるタイミングで一括してリセットされ、第２センサ画素回路２６ｂは別のタイミングで一括してリセットされる。
【００５１】
また、センサロウドライバ回路２４は、制御信号ＣＳｒに基づき、読み出し線ＲＷＳ１〜ＲＷＳｎの中から隣接する２本の読み出し線を順に選択し、選択した読み出し線に読み出し用のハイレベル電位を印加する。これにより、選択された２本の読み出し線に接続されたｍ個のセンサ画素回路２６が、一括して読み出し可能状態になる。このときソースドライバ回路２３は、電源線ＶＤＤ１〜ＶＤＤｍに対してハイレベル電位を印加する。これにより、読み出し可能状態にあるｍ個のセンサ画素回路２６から出力線ＯＵＴ１〜ＯＵＴｍに、各センサ画素回路２６で検知した光の量に応じた信号（以下、センサ信号という）が出力される。
【００５２】
ソースドライバ回路２３は、第１センサ画素回路２６ａの出力信号と第２センサ画素回路２６ｂの出力信号の差を求める差分回路（図示せず）を含んでいる。ソースドライバ回路２３は、差分回路で求めた光量の差を増幅し、増幅後の信号をセンサ出力Ｓｏｕｔとして液晶パネル２０の外部に出力する。このようにしてすべてのセンサ画素回路２６からセンサ信号を読み出すことにより、液晶パネル２０に入射した光を検知することができる。
【００５３】
図４は、赤外バックライト３２の点灯および消灯タイミング、並びに、センサ画素回路２６に対するリセットおよび読み出しタイミングを示す図である。図４に示すように、赤外バックライト３２は、１フレーム期間に１回、所定時間だけ点灯し、それ以外の期間では消灯する。具体的には、赤外バックライト３２は、１フレーム期間内の時刻ｔｂにおいて点灯し、時刻ｔｃにおいて消灯する。
【００５４】
時刻ｔｂにおいてすべての第１センサ画素回路２６ａに対するリセットが行われ、第１センサ画素回路２６ａは時刻ｔｂから時刻ｔｃまでの期間Ａ１（赤外バックライト３２の点灯期間）に入射した光を検知する。また、時刻ｔａにおいてすべての第２センサ画素回路２６ｂに対するリセットが行われ、第２センサ画素回路２６ｂは時刻ｔａから時刻ｔｂまでの期間Ａ２（赤外バックライト３２の消灯期間）に入射した光を検知する。期間Ａ１と期間Ａ２は同じ長さである。第１センサ画素回路２６ａからの読み出しと第２センサ画素回路２６ｂからの読み出しは、時刻ｔｃ以降に並列に線順次で行われる。
【００５５】
白色バックライト３１は、第１センサ画素回路２６ａの光検知期間Ａ１と第２センサ画素回路２６ｂの光検知期間Ａ２では消灯し、それ以外では点灯する。具体的には、白色バックライト３１は、１フレーム期間内の時刻ｔａにおいて消灯し、時刻ｔｃにおいて点灯する。
【００５６】
図５は、センサ画素回路２６の回路図である。図５に示すように、第１センサ画素回路２６ａでは、フォトダイオードＤ１ａのアノードはリセット線ＲＳＴａに接続され、カソードはトランジスタＴ１ａのソースに接続される。トランジスタＴ１ａのゲートはクロック線ＣＬＫａに接続され、ドレインはトランジスタＭ１ａのゲートに接続される。トランジスタＭ１ａのドレインは電源線ＶＤＤａに接続され、ソースは出力線ＯＵＴａに接続される。コンデンサＣ１ａは、トランジスタＭ１ａのゲートと読み出し線ＲＷＳａの間に設けられる。第１センサ画素回路２６ａでは、トランジスタＭ１ａのゲートに接続されたノードが、検知した光量に応じた電荷を蓄積する蓄積ノードとなる。フォトダイオードＤ１ａは、図２Ｂに示す光センサ２１５として機能する。第２センサ画素回路２６ｂは、第１センサ画素回路２６ａと同じ構成を有する。
【００５７】
図６は、液晶パネル２０の信号波形図である。図６に示すように、ゲート線ＧＬ１〜ＧＬｘの電位は、１フレーム期間に１回ずつ順に所定時間ずつハイレベルになる。奇数番目のクロック信号ＣＬＫ１〜ＣＬＫｎ−１は、１フレーム期間に１回、期間Ａ１において（より詳細には、時刻ｔｂから時刻ｔｃの少し前まで）ハイレベルになる。偶数番目のクロック信号ＣＬＫ２〜ＣＬＫｎは、１フレーム期間に１回、期間Ａ２において（より詳細には、時刻ｔａから時刻ｔｂの少し前まで）ハイレベルになる。奇数番目のリセット信号ＲＳＴ１〜ＲＳＴｎ−１は、１フレーム期間に１回、期間Ａ１の始めに所定時間だけハイレベルになる。偶数番目のリセット信号ＲＳＴ２〜ＲＳＴｎは、１フレーム期間に１回、期間Ａ２の始めに所定時間だけハイレベルになる。読み出し線ＲＷＳ１〜ＲＷＳｎは２本ずつ対にされ、（ｎ／２）対の読み出し信号は時刻ｔｃ以降に順に所定時間ずつハイレベルになる。
【００５８】
図７は、第１センサ画素回路２６ａの動作を示す図である。図７に示すように、第１センサ画素回路２６ａは、１フレーム期間に（ａ）リセット、（ｂ）蓄積、（ｃ）保持、および、（ｄ）読み出しを行う。第２センサ画素回路２６ｂは、第１センサ画素回路２６ａと同様に動作する。
【００５９】
図８は、センサ画素回路２６の信号波形図である。図８において、Ｗ−ＢＬは白色バックライト３１の輝度を表し、Ｉｒ−ＢＬは赤外バックライト３２の輝度を表し、Ｖｉｎｔａは第１センサ画素回路２６ａの蓄積ノードの電位を表し、Ｖｉｎｔｂは第２センサ画素回路２６ｂの蓄積ノードの電位を表す。第１センサ画素回路２６ａについては、時刻ｔ４〜時刻ｔ５がリセット期間、時刻ｔ５〜時刻ｔ６が蓄積期間、時刻ｔ６〜時刻ｔ７が保持期間、時刻ｔ７〜時刻ｔ８が読み出し期間となる。第２センサ画素回路２６ｂについては、時刻ｔ１〜時刻ｔ２がリセット期間、時刻ｔ２〜時刻ｔ３が蓄積期間、時刻ｔ３〜時刻ｔ７が保持期間、時刻ｔ７〜時刻ｔ８が読み出し期間となる。
【００６０】
第１センサ画素回路２６ａのリセット期間では、クロック信号ＣＬＫａはハイレベル、読み出し信号ＲＷＳａはローレベル、リセット信号ＲＳＴａはリセット用のハイレベルになる。このとき、トランジスタＴ１ａはオンする。したがって、リセット線ＲＳＴａからフォトダイオードＤ１ａとトランジスタＴ１ａを経由して蓄積ノードに電流が流れ（図７（ａ））、電位Ｖｉｎｔａは所定レベルにリセットされる。
【００６１】
第１センサ画素回路２６ａの蓄積期間では、クロック信号ＣＬＫａはハイレベル、リセット信号ＲＳＴａと読み出し信号ＲＷＳａはローレベルになる。このとき、トランジスタＴ１ａはオンする。このときにフォトダイオードＤ１ａに光が入射すると、蓄積ノードからトランジスタＴ１ａとフォトダイオードＤ１ａを経由してリセット線ＲＳＴａに電流が流れ、蓄積ノードから電荷が引き抜かれる（図７（ｂ））。したがって、電位Ｖｉｎｔａは、クロック信号ＣＬＫａがハイレベルである期間に入射した光の量に応じて下降する。
【００６２】
第１センサ画素回路２６ａの保持期間では、クロック信号ＣＬＫａ、リセット信号ＲＳＴａおよび読み出し信号ＲＷＳａはローレベルになる。このとき、トランジスタＴ１ａはオフする。このときにフォトダイオードＤ１ａに光が入射しても、トランジスタＴ１ａはオフしているので、電位Ｖｉｎｔａは変化しない（図７（ｃ））。
【００６３】
第１センサ画素回路２６ａの読み出し期間では、クロック信号ＣＬＫａとリセット信号ＲＳＴａはローレベル、読み出し信号ＲＷＳａは読み出し用のハイレベルになる。このとき、トランジスタＴ１ａはオフする。電位Ｖｉｎｔａは、読み出し信号ＲＷＳａの電位の上昇量の（Ｃｑａ／Ｃｐａ）倍（ただし、Ｃｐａは第１センサ画素回路２６ａの全体の容量値、ＣｑａはコンデンサＣ１ａの容量値）だけ上昇する。トランジスタＭ１ａは、ソースドライバ回路２３に含まれるトランジスタ（図示せず）を負荷としたソースフォロワ増幅回路を構成し、電位Ｖｉｎｔａに応じて出力線ＯＵＴａを駆動する（図７（ｄ））。
【００６４】
このようにして第１センサ画素回路２６ａからは、クロック信号ＣＬＫａがハイレベルである間（赤外バックライト３２の点灯時の検知期間）に入射した光の量に応じたセンサ信号が読み出される。同様に、第２センサ画素回路２６ｂからは、クロック信号ＣＬＫｂがハイレベルである間（赤外バックライト３２の消灯時の検知期間）に入射した光の量に応じたセンサ信号が読み出される。ソースドライバ回路２３に含まれる差分回路を用いて、第１センサ画素回路２６ａの出力信号と第２センサ画素回路２６ｂの出力信号の差を求めることにより、赤外バックライト３２の点灯時の光量と赤外バックライト３２の消灯時の光量の差を求め、外光の影響を受けない入力画像を得ることができる。
【００６５】
図９Ａ〜図９Ｆは、バックライト３０の構成例を示す図である。図９Ａ〜図９Ｆに示すバックライト３０ａ〜３０ｆは、白色光を出射する白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）３０１、および、赤外光を出射する赤外ＬＥＤ３０２を含んでいる。本実施形態では、制御信号ＣＳｂ１がハイレベルのときにはすべての白色ＬＥＤ３０１が点灯し、制御信号ＣＳｂ２がハイレベルのときにはすべての赤外ＬＥＤ３０２が点灯する。
【００６６】
図９Ａに示すバックライト３０ａでは、導光板３１４の一方の面に２枚のレンズシート３１１、３１２と拡散シート３１３が設けられ、導光板３１４の他方の面には反射シート３１５が設けられている。導光板３１４の側面には、白色ＬＥＤ３０１を１次元状に配置したフレキシブルプリント基板３１６が設けられている。導光板３１４の反射シート３１５を設けた側には、赤外ＬＥＤ３０２を２次元状に配置した回路基板３１７が設けられる。反射シート３１５には、赤外光を透過し可視光を反射するものが使用される。図９Ｂに示すバックライト３０ｂでは、導光板３１４の反射シート３１５を設けた側には、導光板３２１と反射シート３２３が設けられている。導光板３２１の側面には、赤外ＬＥＤ３０２を１次元状に配置したフレキシブルプリント基板３２２が設けられる。反射シート３２３には、赤外光を反射するものが使用される。
【００６７】
図９Ｃに示すバックライト３０ｃでは、導光板３１４の側面には、白色ＬＥＤ３０１と赤外ＬＥＤ３０２を１次元状に混在して配置したフレキシブルプリント基板３３１が設けられている。導光板３１４の拡散シート３１３を設けていない側の面には、可視光と赤外光を反射する反射シート３３２が設けられている。図９Ｄに示すバックライト３０ｄは、白色ＬＥＤ３０１と赤外ＬＥＤ３０２を２次元状に混在して配置した回路基板３４１を含んでいる。回路基板３４１の一方の面には２枚のレンズシート３１１、３１２と拡散シート３１３が設けられ、他方の面には反射シート３３２が設けられている。
【００６８】
図９Ｅに示すバックライト３０ｅでは、白色ＬＥＤ３０１と赤外ＬＥＤ３０２を同一の樹脂パッケージ３５１内に一緒に封入したものを１次元状に配置したフレキシブルプリント基板３５２が、導光板３１４の側面に設けられている。図９Ｆに示すバックライト３０ｆでは、白色ＬＥＤ３０１を１次元状に配置したフレキシブルプリント基板３１６が導光板３６１の一方の側面に設けられ、赤外ＬＥＤ３０２を１次元状に配置したフレキシブルプリント基板３６２が導光板３６１の対向する側面に設けられている。図９Ｇは、バックライト３０ｆの断面図である。導光板３６１は、一方の側面から入射した白色光と反対側の側面から入射した赤外光の両方が伝搬するように加工される。
【００６９】
このように本実施形態に係る液晶表示装置では、期間Ａ１、Ａ２が１フレーム期間に１回ずつ同じ長さで設定されており、センサ画素回路２６には、期間Ａ１で光を検知する第１センサ画素回路２６ａと、期間Ａ２で光を検知する第２センサ画素回路２６ｂとが含まれている。白色バックライト３１は、期間Ａ１、Ａ２では全面消灯し、それ以外では全面点灯する。赤外バックライト３２は、期間Ａ１では全面点灯し、それ以外では全面消灯する。
【００７０】
本実施形態に係る液晶表示装置では、液晶パネル２０に設けられた複数の光センサ２１５の一部が、動作する光センサとして指定される。動作する光センサを指定するために、表示画面に検知領域が設定される。検知領域は、検知領域制御信号Ｃａを用いて設定される。図１０は、検知領域の設定例を示す図である。図１０（ａ）に示す表示画面４１に対して、検知領域制御信号Ｃａを用いて２点Ｐ１、Ｐ２の座標を指定することにより、長方形の検知領域４２が設定される。表示画面に設定される検知領域は、例えば、１フレーム期間ごとに変化する。検知領域の形状は任意でよく、１つの表示画面に設定される検知領域の個数も任意でよい。
【００７１】
黒挿入部１１は、映像信号Ｖｉｎのうちで、設定された検知領域に対応する部分を黒データに置換する。図１０に示す例では、黒挿入部１１は、映像信号Ｖｉｎのうちで検知領域４２に対応する部分を黒データに置換する。この場合、黒挿入後の映像信号ＶＳに基づき、検知領域４２に対応した位置に黒領域４３を含む表示画面４１’が表示される（図１０（ｂ）を参照）。これにより、動作する光センサに対応して部分的に黒表示が行われる。なお、黒データには、完全な黒に対応したデータ（すべての色成分が最低階調となるデータ）を使用することが好ましいが、黒に近い色に対応したデータを使用してもよい。
【００７２】
以下、本実施形態に係る液晶表示装置の効果を説明する。図１１は、光センサに入射する光の経路を示す図である。図１１に示す検知対象物ＴＧは、液晶パネル２０の表面に接近した指やペンなどである。本実施形態に係る液晶表示装置では、バックライト３０から出射された光の一部（光Ｌａ）が、液晶パネル２０を透過し、検知対象物ＴＧで反射して、背面側のガラス基板２０１に設けられた光センサ２１５に入射する。ブラックマトリクス２２２には開口２２４が設けられており、開口２２４を通過した光だけが光センサ２１５に入射することが理想的である。
【００７３】
しかしながら、実際には、バックライト３０から出射された光の他の一部（光Ｌｘ）が、表示面側のガラス基板２０２に設けられた対向電極２２１で反射し、開口２２４を通過することなく光センサ２１５に入射する。また、液晶パネル２０に入射する外光の一部（光Ｌｙ）が、バックライト３０の表面で反射し、対向電極２２１で再び反射して、開口２２４を通過することなく光センサ２１５に入射する。このように液晶パネル２０の内部で反射した光の一部がノイズとして光センサ２１５に入射し、タッチ位置の検出に必要な光センサの有効領域（利用可能な光量の範囲）が狭くなる。開口２２４に波長選択フィルタや白色カラーフィルタを充填しても、この問題を解決することはできない。
【００７４】
そこで、本実施形態に係る液晶表示装置は、映像信号Ｖｉｎの一部を黒データに置換する黒挿入部１１を備え、動作する光センサ２１５に対応して部分的に黒表示を行う。このとき、液晶層２０３は、黒表示を行う部分では光を通過させない。このため、液晶パネル２０の内部で反射した光Ｌａ、Ｌｂが、動作中の光センサ２１５に入射することがない。したがって、本実施形態に係る液晶表示装置によれば、光センサ２１５の有効領域を広くすることができる。これにより、タッチ位置を検出できる照度の範囲を広くすることができる。この効果は、白色光に対する感度が高いアモルファスシリコンを用いて、光センサ２１５を形成した場合に顕著になる。
【００７５】
また、白色バックライト３１は、第１センサ画素回路２６ａが光を検知する期間Ａ１、および、第２センサ画素回路２６ｂが光を検知する期間Ａ２では全面消灯する。このため、白色バックライト３１から出射される白色バックライト光が、液晶パネル２０の内部で反射して、光検知中の光センサ２１５に入射することがない。したがって、光センサ２１５の有効領域を確実に広くすることができる。
【００７６】
上記の効果を具体例を挙げて説明する。図１２は、アモルファスシリコンで形成した光センサの有効領域を示す図である。光センサは、入力（入射光量）に応じて出力（検知光量）が線形で変化する範囲（線形領域）内で使用する必要がある。ここでは、アモルファスシリコンで形成した光センサは、４７０階調の線形領域を有するものとする。
【００７７】
まず、外光がバックライトで反射して光センサに入射する点を考慮せずに説明する。白色バックライトと赤外バックライトが点灯しているとき、光センサの線形領域から白色バックライト光の反射光の光量分と赤外バックライト光の反射光の光量分を引くことにより、光センサの有効領域を求めることができる。ここでは、白色バックライト光の反射光の光量は１６０階調に相当し、赤外バックライト光の反射光の光量は１０階調に相当し、検知すべき信号は４０階調に相当するとする。この場合、有効領域の幅は３００階調（＝４７０−１６０−１０）となる（図１２（ａ））。
【００７８】
検知すべき信号が有効領域の中で占める割合が大きいので、タッチ位置の検出精度を高くするために、有効領域を広くすることを考える。有効領域を広くする方法として、白色バックライトを消灯する方法が考えられる。この方法を用いれば、有効領域の幅は４６０階調（＝４７０−１０）になる（図１２（ｂ））。
【００７９】
ところが、実際には、外光がバックライトで反射して光センサに入射するので、光センサの有効領域を求めるときに、当該反射光の光量分をさらに引く必要がある。例えば、液晶パネルの透過率が１０％、バックライトにおける光の反射率が５０％、外光の照度が１０万ルクスである場合、外光のバックライトによる反射光の照度は５０００ルクスとなる。白色バックライトの照度が１６０００ルクスであるとすると、外光のバックライトによる反射光の光量は５０階調（＝１６０×５０００／１６０００）に相当する。したがって、白色バックライトを消灯しても、有効領域の幅は実際には４１０階調（＝４７０−５０−１０）にしかならない（図１２（ｃ））。外光の照度が変化すると、外光のバックライトによる反射光の光量は０〜５０階調の範囲で変化する。この階調の変化量は、検知すべき信号の強さと同程度である。このため、外光の照度が変化すると、タッチ位置の検出精度が低下する。
【００８０】
この問題を解決するために、本実施形態に係る液晶表示装置は、動作する光センサに対応して部分的に黒表示を行う。このため、外光のバックライトによる反射光が光センサに入射しないので、有効領域の幅は４６０階調になる（図１２（ｂ））。したがって、外光のバックライトによる反射光を考慮しても、光センサの有効領域を確保し、タッチ位置の検出精度を高くすることができる。
【００８１】
以上に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置によれば、動作する光センサに対応して部分的に黒表示を行うことにより、表示パネルの内部で反射した光（バックライト光や外光のバックライトによる反射光）が動作する光センサに入射することを防止し、光センサの有効領域を広くすることができる。また、赤外バックライトの点灯時の光量と赤外バックライトの消灯時の光量を検知することにより、両者の差を求めて、外光の影響を受けない入力画像を得ることができる。また、白色バックライトが期間Ａ１、Ａ２で動作する光センサを含む範囲に対応して消灯することにより、白色バックライトから出射された可視光が動作する光センサに入射することを防止し、光センサの有効範囲を確実に広くすることができる。また、全面点灯／全面消灯する白色バックライト、および、全面点灯／全面消灯する赤外バックライトを用いることにより、各バックライトを容易に構成することができる。また、液晶パネルの駆動回路に黒挿入部を設けることにより、部分的に黒表示を行う液晶表示装置を容易に構成することができる。また、白色バックライトが１フレーム期間中の所定期間で全面消灯することにより、黒画像を挿入する場合と同様に、動画表示品位を高くすることができる。
【００８２】
以下、本実施形態に係る液晶表示装置の応用例を説明する。第１の応用例として、検知対象物（指やペンなど）のサイズに応じて、検知領域のサイズを切り替える方法がある（図１３を参照）。液晶表示装置の利用形態などによっては、光センサを用いて得られた入力画像における検知対象物のサイズが既知である場合がある。例えば、入力画像における指のサイズが（３０×３０）画素で、ペンのサイズが（８×８）画素であることが既知であるとする。この場合に指を検知するときには、（３０×３０）個のセンサ画素回路と同じサイズの検知領域４４が設定され、検知領域４４では黒表示が行われる（図１３（ａ））。ペンを検知するときには、（８×８）個のセンサ画素回路と同じサイズの検知領域４５が設定され、検知領域４５では黒表示が行われる（図１３（ｂ））。このように検知対象物に応じて検知領域のサイズを切り替えることにより、黒表示を行う範囲を好適に切り替え、表示に与える影響を検知対象物に応じて減らすことができる。
【００８３】
第２の応用例として、検知対象物が液晶パネルに接近したときに検知領域を設定する方法がある（図１４を参照）。初期状態では、表示画面４６に検知領域は設定されておらず、表示画面４６の全体で通常の表示が行われる（図１４（ａ））。この状態では、表示画面４６の全体の中で、おおよそのタッチ位置が検出される。この状態で入力画像に対して画像処理を行い、検知対象物の接近を検知したときには、表示画面４６に対して検知対象物のサイズと位置に応じた検知領域４７が設定される（図１４（ｂ））。検知領域４７内でタッチ位置を検知するために、検知領域４７では黒表示が行われる。このように検知対象物が液晶パネルに接近したときに検知領域を設定することにより、表示に与える影響を検知対象物と液晶パネルの間の距離に応じて好適に減らすことができる。
【００８４】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置は、第１の実施形態に係る液晶表示装置と同じ構成を有し、同様に動作する（図１〜図８を参照）。本実施形態に係る液晶表示装置は、２種類のバックライトのうち少なくとも一方が部分点灯／部分消灯する点で、２種類のバックライトがいずれも全面点灯／全面消灯する第１の実施形態に係る液晶表示装置と相違する。以下、本実施形態と第１の実施形態の相違点を説明する。
【００８５】
本実施形態に係るバックライト３０は、全面点灯／全面消灯する白色バックライト３１と部分点灯可能な赤外バックライト３２を含む構成（Ａ型）、部分消灯可能な白色バックライト３１と全面点灯／全面消灯する赤外バックライト３２を含む構成（Ｂ型）、および、部分消灯可能な白色バックライト３１と部分点灯可能な赤外バックライト３２を含む構成（Ｃ型）のいずれかを有する。
【００８６】
部分点灯／部分消灯可能なバックライトとして、図１５Ａ〜図１５Ｃに示すタンデム構造のバックライトが知られている。タンデム構造のバックライトは、複数のタンデム型導光板３７１を２次元状に配置し、各タンデム型導光板３７１に対してＬＥＤ３７２を設けることにより構成される（図１５Ａおよび図１５Ｂ）。タンデム型導光板３７１は、導光部３７３と発光部３７４を有する（図１５Ｃ）。タンデム型導光板３７１は発光部３７４が１枚の平面をなすように配置され、ＬＥＤ３７２は導光部３７３の端に設けられる。
【００８７】
バックライト３０には、図９Ａ〜図９Ｆに示すバックライト３０ａ〜３０ｆ、あるいは、それらを変形したものが使用される。Ａ型のバックライト３０には、例えば、バックライト３０ａが使用される。あるいは、バックライト３０ｂにおいて赤外バックライト３２をタンデム型にしたものを使用してもよい。Ｂ型のバックライト３０には、例えば、バックライト３０ａ、３０ｂにおいて白色バックライト３１をタンデム型にしたものが使用される。あるいは、バックライト３０ａにおいて白色ＬＥＤ３０１と赤外ＬＥＤ３０２を逆に配置したものを使用してもよい。後者の場合、反射シート３１５には、可視光を透過し赤外光を反射するものが使用される。Ｃ型のバックライト３０には、例えば、バックライト３０ｄが使用される。あるいは、バックライト３０ａにおいて白色バックライト３１をタンデム型にしたものや、バックライト３０ｂ、３０ｃ、３０ｅ、３０ｆにおいて２種類のバックライトをタンデム型にしたものを使用してもよい。
【００８８】
部分消灯可能な白色バックライト３１を使用する場合、表示制御回路１０は複数の制御信号ＣＳｂ１を出力し、各制御信号ＣＳｂ１は１個または複数個の白色ＬＥＤ３０１に対応づけられる。白色バックライト３１は、複数の制御信号ＣＳｂ１に従い部分消灯する。部分点灯可能な赤外バックライト３２を使用する場合、表示制御回路１０は複数の制御信号ＣＳｂ２を出力し、各制御信号ＣＳｂ２は１個または複数個の赤外ＬＥＤ３０２に対応づけられる。赤外バックライト３２は、複数の制御信号ＣＳｂ２に従い部分点灯する。
【００８９】
本実施形態でも第１の実施形態と同様に、白色バックライト３１は、期間Ａ１（第１センサ画素回路２６ａの光検知期間）と期間Ａ２（第２センサ画素回路２６ｂの光検知期間）では消灯し、それ以外では点灯する。赤外バックライト３２は、期間Ａ１では点灯し、それ以外では消灯する。ただし、白色バックライト３１が部分消灯する機能を有する場合には、白色バックライト３１は期間Ａ１、Ａ２において検知領域に対応して部分消灯する。また、赤外バックライト３２が部分点灯する機能を有する場合には、赤外バックライト３２は期間Ａ１において検知領域に対応して部分点灯する。例えば、図１０（ｂ）に示す表示画面４１’を表示するときには、検知領域４２に対応した黒領域４３において、部分消灯可能な白色バックライト３１は部分消灯し、部分点灯可能な赤外バックライト３２は部分点灯する。
【００９０】
以上に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置は、期間Ａ１、Ａ２では表示画面に設定された検知領域に対応して部分消灯する白色バックライト３１、期間Ａ１では表示画面に設定された検知領域に対応して部分点灯する赤外バックライト３２、あるいは、その両方を備えている。白色バックライト３１が検知領域に対応して部分消灯することにより、検知領域以外では白色バックライト３１を点灯させて表示を行い、表示に与える影響を減らすことができる。また、赤外バックライト３２が検知領域に対応して部分点灯することにより、赤外バックライト３２の消費電力を減らすことができる。
【００９１】
なお、本実施形態についても、第１の実施形態と同様の応用例を構成することができる。具体的には、図１３および図１４に示す例において、検知領域４４、４５、４７では黒表示を行うと共に、これらの検知領域において、白色バックライト３１が部分消灯したり、赤外バックライト３２が部分点灯したりしてもよい。
【００９２】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置は、第１の実施形態に係る液晶表示装置と同じ構成を有する（図１を参照）。第１の実施形態に係る液晶表示装置は、２種類のセンサ画素回路２６を用いて、赤外バックライト３２の点灯時の光量と赤外バックライト３２の消灯時の光量を検知する。これに対して、本実施形態に係る液晶表示装置は、１種類のセンサ画素回路２６を用いて、赤外バックライト３２の点灯時の光量を検知する。以下、本実施形態と第１の実施形態の相違点を説明する。
【００９３】
図１６は、画素領域２１におけるセンサ画素回路２６の配置を示す図である。本実施形態に係る画素領域２１には、（ｎ×ｍ／２）個のセンサ画素回路２６ｃが設けられる。図１６に示すように、（ｎ×ｍ／２）個のセンサ画素回路２６ｃは、奇数番目のクロック線ＣＬＫ１〜ＣＬＫｎ−１と奇数番目の出力線ＯＵＴ１〜ＯＵＴｍ−１の交点近傍と、偶数番目のクロック線ＣＬＫ２〜ＣＬＫｎと偶数番目の出力線ＯＵＴ２〜ＯＵＴｍの交点近傍に配置される。
【００９４】
図１７は、表示画素回路２５に対する書き込みタイミング、白色バックライト３１の点灯および消灯タイミング、並びに、センサ画素回路２６ｃに対するリセットおよび読み出しタイミングを示す図である。図１７に示すように、センサ画素回路２６ｃに対するリセットは、１フレーム期間に１回ずつ線順次で行われる。より詳細には、１フレーム期間の最初に１行目のセンサ画素回路２６ｃに対するリセットが行われ、次に２行目のセンサ画素回路２６ｃに対するリセットが行われ、その後に３行目以降のセンサ画素回路２６ｃに対するリセットが順に行われる。
【００９５】
ｉ行目（ｉは１以上ｎ以下の整数）のセンサ画素回路２６ｃからの読み出しは、ｉ行目のセンサ画素回路２６ｃに対するリセットから所定時間経過後に行われる。各センサ画素回路２６ｃにとって、リセットから読み出しまでの期間が光検知期間となる。例えば、図１７では、時刻ｔｄにおいてｉ行目のセンサ画素回路２６ｃに対するリセットが行われ、時刻ｔｅにおいてｉ行目のセンサ画素回路２６ｃからの読み出しが行われる。ｉ行目のセンサ画素回路２６ｃは、時刻ｔｄから時刻ｔｅまでの期間Ｂｉにおいて光を検知する。
【００９６】
図１８は、光センサ２１５による光検知範囲を示す図である。センサ画素回路２６ｃに対するリセットと読み出しを上記のタイミングで行うことにより、光センサ２１５による光検知範囲は、図１８に示す帯状領域５１となる。帯状領域５１は、表示画面内を下方向に移動する。
【００９７】
白色バックライト３１は、図１８に示す帯状領域５１に対応して部分消灯する。このような白色バックライト３１は、例えば、第２の実施形態と同様の方法で構成することができる。あるいは、複数の冷陰極管を並べて配置し、それらを順に消灯させてもよい。赤外バックライト３２は、常に全面点灯する。表示画素回路２５に対する書き込みは、図１７に示すように、白色バックライト３１が新たに消灯した部分に対して行われる。
【００９８】
図１９は、センサ画素回路２６ｃの回路図である。図１９に示すように、センサ画素回路２６ｃでは、フォトダイオードＤ１のアノードはリセット線ＲＳＴに接続され、カソードはトランジスタＭ１のゲートに接続される。トランジスタＭ１のドレインは電源線ＶＤＤに接続され、ソースは出力線ＯＵＴに接続される。センサ画素回路２６ｃでは、トランジスタＭ１のゲートに接続されたノードが、検知した光量に応じた電荷を蓄積する蓄積ノードとなる。フォトダイオードＤ１は、図２Ｂに示す光センサ２１５として機能する。なお、センサ画素回路２６ｃは読み出し線に接続されていないので、本実施形態に係る液晶パネル２０に読み出し線を設ける必要はない。
【００９９】
本実施形態に係る液晶表示装置でも、第１の実施形態に係る液晶表示装置と同様に、液晶パネル２０に設けられた複数の光センサ２１５の一部が動作する光センサとして指定され、黒挿入部１１は映像信号Ｖｉｎのうちで設定された検知領域に対応する部分を黒データに置換する。これにより、動作する光センサに対応して部分的に黒表示が行われる。
【０１００】
以上に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置では、白色バックライト３１は表示画面内を所定方向に移動する帯状領域５１に対応して部分消灯し、帯状領域５１に対応する光センサ２１５が光を検知する。また、この液晶表示装置は、動作する光センサに対応して部分的に黒表示を行う。したがって、本実施形態でも第１の実施形態と同様に、液晶パネルの内部で反射した光が動作する光センサに入射することを防止し、光センサの有効領域を広くすることができる。
【０１０１】
なお、以上の説明では、赤外バックライト３２は常に全面点灯することとした。これにより、赤外バックライト３２を容易に構成することができる。これに代えて、赤外バックライト３２は、帯状領域５１に対応して部分点灯してもよい。これにより、赤外バックライト３２の消費電力を減らすことができる。
【０１０２】
本発明の各実施形態に係る液晶表示装置については、各種の変形例を構成することができる。例えば、画素領域２１に設けるセンサ画素回路２６の個数は任意でよい。また、黒挿入部１１を表示制御回路１０の内部ではなく、表示制御回路１０の前段やソースドライバ回路２３の内部に設けてもよい。また、液晶表示装置は、１フレーム期間を前半と後半に分割し、１フレーム期間の前半ではすべての表示画素回路２５に対して映像信号に応じた電位を書き込み、１フレーム期間の後半では黒領域に対応した位置にある表示画素回路２５に対して黒に対応した電位を書き込むこととしてもよい。
【０１０３】
また、以上の説明では、液晶表示装置は白色バックライト３１と赤外バックライト３２を含むバックライト３０を備えることとしたが、液晶表示装置はバックライトとして白色バックライトだけを備えていてもよい。赤外光を出射する光源を備えず、可視光を出射する光源を備えた光センサ付き液晶表示装置においても、動作する光センサに対応して部分的に黒表示を行うことにより、表示パネルの内部で反射した光が動作する光センサに入射することを防止し、光センサの有効領域を広くすることができる。このように、本発明は、赤外光を検知する表示装置だけでなく、外光を検知する表示装置にも適用することができる。
【０１０４】
また、光センサは、ポリシリコン、微結晶シリコン、アモルファスシリコンなどを用いて形成することができる。これらの材料は異なる結晶性を有するので、各材料で形成した光センサは異なる感度特性を有する。ポリシリコンで形成した光センサは、広い線形領域を有するので、広い有効領域を必要とする利用形態（例えば、モバイル用途）に適用することができる。微結晶シリコンで形成した光センサは、ある程度高い感度とある程度広い線形領域を有するので、各種の利用形態に適用することができる。アモルファスシリコンで形成した光センサは、高い感度を有するので、高い感度を必要とする利用形態に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明の光センサ付き表示装置は、光センサの有効領域が広いという特徴を有するので、光センサ付きの液晶表示装置など、各種の表示装置に利用することができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１０…表示制御回路
１１…黒挿入部
２０…液晶パネル
２１…画素領域
２２…ゲートドライバ回路
２３…ソースドライバ回路
２４…センサロウドライバ回路
２５…表示画素回路
２６…センサ画素回路
３０…バックライト
３１…白色バックライト
３２…赤外バックライト
４１、４６…表示画面
４３…黒領域
４２、４４、４５、４７…検知領域
５１…帯状領域
２１５…光センサ
２２２…ブラックマトリクス
２２４…開口
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図９Ｆ】
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【図９Ｇ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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